突破壁垒：我国光谱分析仪的核心部件光栅生产技术升级

光谱分析仪在我们宇宙观测、血液检测、农药残留检测等方面发挥着重大作用，而光谱分析仪的核心部件光栅，长期被国外所垄断，尤其是300毫米以上的中阶梯光栅，只有美国的一家公司能生产，使我国在光谱分析等方面受制于人。

不过这一局面将得到根本改观，日前，我国科研人员成功研制出大面积高精度光栅制造机，并成功制造出世界最大面积的“中阶梯光栅”，填补了我国在该领域的技术空白，也打破了国际技术垄断。

据中国青年报11月15日报道，由中国科学院长春光机所承担的国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”（以下称光栅项目）11日顺利通过验收。这标志着我国大面积高精度光栅制造的相关技术已达到国际水平，结束了我国在高精度大尺寸光栅制造领域受制于人的局面。

衍射光栅是一种纳米精度周期性微结构的精密光学元件，在光谱学、天文学、激光器、光通讯、信息存储等领域中有重要应用。光栅面积大可获得高集光率和分辨本领，精度高可获得更好的信噪比，但制造出大而精的光栅是世界性难题。随着科技的发展，大面积高精度的中阶梯光栅，已经成为制约我国相关领域技术发展的“短板”。

2008年，在中科院和财政部共同支持下，长春光机所开始了光栅项目工作，目标就是研制一台刻划面积属世界之最、技术水平达国际领先的大型高精度衍射光栅刻划机。

光栅刻划机是制作光栅的母机，因部件的加工装调精度之难，运行保障环境要求之高，被誉为“精密机械之王”。唐玉国说，该项目研制的光栅刻划机，几乎所有关键部件都冲击世界“极限”水平。研制期间，项目组突破了一系列核心高精度零件的加工制造技术。

按照唐玉国的说法，经过8年艰苦攻关，他所在的项目组共攻克18项关键技术，取得9项创新性成果，研制出一套大型高精度光栅刻划系统，并成功研制出面积达400mm×500mm的世界上面积最大的中阶梯光栅。当天进行项目验收的评审专家认为光栅刻划系统和光栅都达到了项目实施方案的技术指标，一致同意项目通过验收。

光明网报道称，此前只有美国能够制作300毫米以上中阶梯光栅，我国的中阶梯光栅制造能力不足300毫米，精度也达不到10纳米精度水平，战略高技术领域所需要的高精度大尺寸光栅受到国外严格限制。项目负责人、中科院长春光机所研究员唐玉国表示，大型高精度光栅刻划系统以及大面积中阶梯光栅的研制成功，能帮助我国光谱仪器行业摆脱“有器无心”局面，改变我国光谱仪器产业处于行业低端现状。

中科院长春光机所所长贾平称，有了这台仪器，以后就可以按照我们系统的设计，去做我们自主的光栅，而不是像现在，国外提供什么东西我们就只能用什么东西。

专家介绍，阶梯光栅一般可分为大、中、小三种。一般而言，每毫米内刻10条线以下的叫大阶梯光栅。每毫米内刻10至400条线，称之为中阶梯光栅。400条以上的称之为小阶梯光栅。

中阶梯光栅结构图

中阶梯光栅基本上可以做到兼具大小阶梯光栅的高分辨本领和宽波段范围，广泛应用于高端光谱仪中。